Químicos de la Universidad de Rice han modificado el proceso de calentamiento flash-joule para producir grafeno dopado con propiedades personalizadas para dispositivos ópticos y electrónicos. El método flash de grafeno puede convertir cualquier fuente de carbono en valiosos materiales 2D en milisegundos. Crédito: Jeff Fitlow/Universidad de Rice
La generación de grafeno a partir de desechos fue solo un buen comienzo. Ahora los investigadores de la Universidad de Rice lo están personalizando.
El químico del laboratorio de Rice, James Tour, ha modificado el proceso de calentamiento de flash-julios para producir grafeno dopado que modela las estructuras de materiales del grosor de un átomo y países electrónicos Para hacerlo más adecuado para nanodispositivos ópticos y electrónicos. El proceso de dopaje agrega otros elementos a la matriz de carbono bidimensional en el grafeno.
El proceso se informó en el Journal of the American Chemical Society. ACS nano Muestra cómo se puede dopar el grafeno con un solo elemento o con pares o triples de elementos. El proceso se demostró utilizando un elemento único de boro, nitrógeno, oxígeno, fósforo y azufre, una mezcla de dos elementos de boro y nitrógeno y una mezcla de tres elementos de boro, nitrógeno y azufre.
El proceso dura alrededor de un segundo, está libre de catalizadores y solventes, y se basa completamente en un «brillo» de polvo que combina elementos dopantes y negro de carbón.
El dopaje del grafeno es posible a través de enfoques ascendentes como deposición de vapor químico o procesos orgánicos sintéticos, pero generalmente producen productos en cantidades mínimas o producen defectos en el grafeno. El proceso del arroz es una ruta prometedora para producir en masa grafeno «saturado de átomos heterogéneos» rápidamente y sin solventes, catalizadores o agua.
Químicos de la Universidad de Rice han ideado un proceso de calentamiento Joule libre de catalizadores y solventes para fabricar grandes cantidades de grafeno dopado con propiedades personalizadas para nanodispositivos ópticos y electrónicos. Crédito: Tour de laboratorio/Universidad de Rice
«Esto abre un nuevo campo de posibilidades para los flashes de grafeno», dijo Tour. «Una vez que aprendimos a hacer el producto original, supimos que poder fabricar directamente grafeno turbo dopado daría lugar a muchas opciones para productos útiles. Estos nuevos átomos agregados a la matriz de grafeno permitirían la formación de compuestos más fuertes porque el nuevo Los átomos se unirían mejor a los materiales anfitriones, como el concreto, el asfalto o el plástico, y los átomos agregados modificarán Propiedades electrónicashaciéndolos más adecuados para dispositivos electrónicos y ópticos específicos”.
El grafeno es tripestático cuando los grupos bidimensionales de redes de panal no están alineados entre sí. Esto facilita la dispersión de las nanoláminas en solución, dijo Tor, lo que da como resultado grafeno soluble que es mucho más fácil de incorporar a otros materiales.
Imagen de microscopio electrónico de transmisión parpadeante de grafeno saturado con boro y nitrógeno. Crédito: Weiyin Chen // Universidad Rice
El laboratorio probó varios grafenos dopados en dos escenarios: reacciones electroquímicas de reducción de oxígeno (ORR) que son fundamentales para dispositivos catalíticos como celdas de combustible y como parte de un electrodo en Baterías de metal de litio Lo que representa la próxima generación de baterías recargables de alta densidad de energía.
Se ha demostrado que el grafeno impregnado de azufre es el mejor para ORR, mientras que el grafeno dopado con nitrógeno grafeno Capacidad comprobada para reducir el exceso de potencial de nucleación durante la electrodeposición de litio metálico. El laboratorio informó que esto facilitaría una deposición más uniforme y una mayor estabilidad en la próxima generación de baterías metálicas recargables.
Weiyin Chen et al, Grafeno flash dopado con heteroátomos, ACS nano (2022). DOI: 10.1021 / acsnano.2c01136
Introducción de
Universidad de arroz
La frase: Grafeno mejorado por flash (31 de marzo de 2022) Obtenido el 31 de marzo de 2022 de https://phys.org/news/2022-03-graphene.html
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